Ce sont des surfaces générées avec une directrice droite et un trajet quelconque.
Les formes les plus courantes en construction sont la voûte, issue de l'arc, avec un trajet circulaire, elliptique, ou en arc brisé, et le cône. Les courbures ne sont pas nécessairement symétriques.
La principale faiblesse de ce type de forme est la déformation sous les efforts de la surface formée, puisque celle-ci a tendance à s'ouvrir latéralement. Pour s'y opposer, on prévoit des tympans, des tirants.
Ces surfaces peuvent avoir deux configurations :
- Des surfaces courbes créant un volume convexe. Les systèmes constructifs qui les réalisent sont des systèmes comprimés.
- Des surfaces courbes inversées, qui génèrent un volume concave. Les systèmes constructifs qui les réalisent sont des systèmes tendus.
Résidence, Samois sur Seine, 1991
Architecte : XY Architecture.
Ateliers municipaux
Hohenhems, Autriche, 2000
Architecte : R.Drexel
Courbure inversée
Les surfaces courbes peuvent être réalisées avec des systèmes ponctuels : poutres cintrées, fermes avec membrures cintrées, plaques cintrées sur poutres, portiques.
On peut également réaliser ces coques avec des structures réticulées en arcs. Ce sont des systèmes à éléments pleins qui s'articulent sur un segment de cercle, un segment de parabole ou un arc brisé. Ces structures sont des assemblages de barres réticulées avec des poutres de rive nécessitant souvent l'emploi d'éléments métalliques.
Entrepôts à Lauterbach, Autriche, 1992
Architecte : H.Kaufmann.
Charpente constituée de plaques cintrées sous-tendues en Intrallam
Une structure réticulée en arcs
La structure choisie pour ces volumes est constituée d'arcs en bois lamellés-collés, implantés tous les 2,70 m. Ces arcs en ogive donnent une ambiance de "cathédrale" illuminée où sont abrités des végétaux pendant l'hiver.
Orangerie du château de Compiègne, 1996. Architecte : V.Fabre et X.Speller
Une suite de courbures asymétriques
Dans cet ouvrage, la charpente en bois lamellé-collé respecte l'idée des architectes de créer un jeu de vagues successives pour couvrir l'ensemble des volumes. Le profil de vague assymétrique est permis par une structure d'arbres à 9 branches, dont le tronc est un cylindre en béton. La forme arborescente résulte de la combinaison spatiale de fermes porteuses, espacées de 10 m et d'arcs portés s'appuyant aux noeuds inférieurs des fermes.
Centre nautique à Sète, 1994. Architecte : Carduner & Associés, et F.Coste.
Les surfaces à simple courbure sont également réalisées avec des structures spatiales, en résilles de planches croisées.
Dans les structures à simple courbure, l'espace est fortement marqué par le sens de la courbure, qui oriente l'espace dans la direction perpendiculaire, et invite au parcours dans cette direction. Cette invitation sera d'autant plus dynamisée que la courbure est importante (arc en ogive de l'Orangerie à Compiègne ci-dessus).
Abri pour bateaux, Lausanne, Suisse.
Ingénieur : J.Natterer.
Une coque nervurée
La toiture de ce centre de formation est une coque nervurée par une résille de planches croisées et brochées, mobilisant ainsi un système hyperstatique qui travaille peu en flexion. Les efforts sont répartis à la périphérie. Les composants de base sont simples : des planches rabotées et aboutées. La résille donne un caractère ajouré à la surface courbe.
Centre de formation, Chaumont, 1993, Architecte : P.Guyard et J-B.Michel.
Les formes coniques sont également des surfaces à simple courbure.
Si dans la courbure en forme d'arc, il y a une direction prépondérante qui invite au mouvement, la forme cônique en revanche suggère plutôt une image statique que l'on perçoit, avec une couverture en forme de "chapeau" qui nous protège et nous invite à nous "installer" dans l'espace intérieur. Par ailleurs, lorsque la génératrice du cône est fortement inclinée, le point haut semble nous tirer vers le haut, et accentue la direction verticale de l'ouvrage.
"Bébé écopole", Plaine du Forez, 1999.
Architecte : Atelier de l'Entre.